1.ラプラス変換ふつう
F(s) = (3s + 4)/(s² + 6s + 9) の f(t) を求め、f(0.2) を計算せよ。
F(s) = (3s + 4)/(s² + 6s + 9)t = 0.2 s
f(0.2) =
2.ラプラス変換むずかしい
ラプラス変換を用いて、y(0) = −7、y′(0) = 0 の条件で y″ + 7y′ + 10y = 0 を解き、y(0.1) を求めよ。
y″ + 7y′ + 10y = 0y(0) = −7y′(0) = 0t = 0.1 s
y(0.1) =
3.ブロック線図ふつう
単位負帰還ループの G(s) = 7(s + 8)/((s + 1)(s + 2)) である。基準入力に大きさ 10 のステップを加える。定常偏差 ess を求めよ。
G(s) = 7(s + 8)/((s + 1)(s + 2))R = 10
ess =
4.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K が、プラント G(s) = 1/(s + 10) を単位負帰還ループで駆動する。R = 0 のとき、大きさ 0.5 の外乱ステップがプラントの入力に加わる。定常出力を 0.001 以下に保つ最小のゲイン K を求めよ。
G(s) = 1/(s + 10)D = 0.5css ≤ 0.001
K =
5.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 188/(s² + 9s + 94) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 188/(s² + 9s + 94)
σ =
6.ステップ応答むずかしい
質量 m = 1 kg のおもりが、ばね定数 k = 2000 N/m のばねと粘性ダンパ c = 45 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 100 N を突然加える。 変位が最大になる時刻 tp を求めよ。
m = 1 kgk = 2000 N/mc = 45 N·s/mF = 100 N
tp = s
7.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2)(s + 5))
ω = rad/s
8.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K/((s + 6)(s² + 4s + 13)) について、上半平面にある複素極からの根軌跡の出発角 θd を、正の実軸から測って求めなさい。
L(s) = K/((s + 6)(s² + 4s + 13))
θd = °
9.定常偏差と PID 制御ふつう
単位フィードバックのループで G(s) = K/((s + 1)(s + 4)) です。ステップ入力に対する定常偏差が 4 % となるゲイン K を求めなさい。
G(s) = K/((s + 1)(s + 4))ess = 4 %
K =
10.定常偏差と PID 制御むずかしい
PI 制御器 C(s) = Kp + Ki/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 5/(s + 4) を制御しています。閉ループは ωₙ = 4 rad/s、ζ = 0.6 でなければなりません。比例ゲイン Kp を求めなさい。
G(s) = 5/(s + 4)ωₙ = 4 rad/sζ = 0.6
Kp =
11.ボード線図と余裕ふつう
図の RC ローパスフィルタ は R = 1 kΩ, C = 10 nF です。48 kHz の正弦波入力が加えられます。 vin に対する vout の位相のずれ φ を度で求めよ。
R = 1 kΩC = 10 nFf = 48 kHz
φ = °
12.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 100/(s(s + 2)(s + 7)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 100/(s(s + 2)(s + 7))
GM = dB